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Nr. 2,  August 1959

Kann man Atom-Bomben kontrollieren?

Im Sommer 1958 hoben sich auf einer geheimen Experten-Konferenz in Genf erstmalig Wissenschaftler aus Ländern diesseits und jenseits des Eisernen Vorhangs an einen Tisch gesetzt, um sich darüber zu unterhalten, wie in ihren Ländern die Atomwaffenexperimente der Gegenseite belauscht werden. Hauptzweck ihres Gesprächs war die Frage, ob eine zuverlässige Kontrolle über die Einstellung der Atom. Waffenexperimente überhaupt möglich sei. Das Protokoll dieser Konferenz enthält zum ersten Mal eine der hochspezialisierten Meßtechnik, mit der die Atomsspionage heute von den Großmächten betrieben wird. Unserem Mitarbeiter Robert Gerwin gelang es sich eine Kopie dieses Protokolls zu beschaffen.

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In grauer, sagenumwobener Vorzeit lebte in Phrygien (Kleinasien) ein König. Sein Name war Midas. Er hörte gern Musik, besonders wenn sie von Pan, dem berühmten Flötenspieler, vorgetragen wurde. Als das Apollo, der Gott der Musik, merkte, wurde er eifersüchtig und ließ dem König Midas Eselsohren wachsen. Das merkte außer des Königs Barbier aber zunächst niemand. Der gelobte seinem Herrn, das Geheimnis für immer zu bewahren. Doch je länger er daran trug, desto schwerer drückte es ihn. Schließlich glaubte er, daran ersticken zu müssen. Da ging er hinaus aufs Feld und vertraute sein Geheimnis dem nackten Boden an: „König Midas hat Eselsohren!"

Nun war es dem Barbier leichter ums Herz. Aber nach wenigen Monaten begannen auf jenem Acker Gräser zu wachsen, und als der Wind über sie hinwegstrich, fingen sie an zu wispern und zu raunen : „König Midas hat Eselsohren!" Unentwegt wiederholten sie das schreckliche Geheimnis. Der Wind trug es ins Land hinaus, und jeder konnte es nun hören: „König Midas hat Eselsohren !"

Diese klassische Sage des Altertums ist heute in moderner Form Wirklichkeit, geworden der Wind und seismische und elektromagnetische Wellen plaudern die Atombombengeheimnisse aus und kümmern sich auf ihrem Weg um die Welt nicht um nationale Grenzen. Und wer da nicht aufpaßt, dem ergeht es wie jenen amerikanischen Militärdienststellen, die im August 1958 mit gut gespielter Offenheit bekanntgaben, daß im Rahmen der Atombomben-Testserie im vergangenen Sommer 14 KernwaffenVersuchsexplosionen im Südpazifik stattgefunden hätten.

Diese Zahl war zwar erschreckend groß, blieb jedoch im Rahmen dessen, was man der Weltöffentlichkeit zumuten zu können glaubte. Man hatte die Rechnung jedoch ohne den radioaktiven Staub, den Infraschall und die Unterwassermikrofone in der UdSSR gemacht! Wenige Tage nach der amerikanischen Erklärung veröffentlichte Moskau eine ausführliche Liste der in der fraglichen Zeit durchgeführten amerikanischen Versuchsexplosionen, mit genauer Angabe des Datums und der Zeit. Die Liste enthielt jedoch nicht nur 14, sondern 32 Explosionen. Und ironisch fragten die Russen: „Ist die amerikanische Atomenergiekommission etwa schlechter' über ihre eigenen Experimente im Pazifik , informiert als die 5000 bis 6000 Kilometer vom Versuchsgelände entfernten sowjetischen wissenschaftlichen Stationen?" Nun blieb Washington nichts anderes übrig, als den 'Irrtum' kleinlaut zuzugeben. Kein Wunder, daß der Vorsitzende der US-Atomenergiekommission, Lewis L. Strauss, in jenen Tagen von seinem Posten zurücktrat.

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Die gesprächigsten Zeugen einer Atomwaffenexplosion sind zweifellos die hochgradig radioaktiven Spaltprodukte des Kernsprengstoffs und die bei der Explosion aufgewirbelten und radioaktiv gewordenen, Staubteilchen. Es ist bekannt, daß diese Stoffe bisweilen mehrmals um den ganzen Erdball herumwandern und noch nach mehreren Wochen einen merklichen Anstieg der Radioaktivität in den Niederschlägen verursachen können.

Dem Fachmann verraten die radioaktiven Staubpartikelchen durch die Zusammensetzung und das Verhalten der ausgesandten Strahlen sogar, wann und wo ob auf der Erde oder in der Luft die entsprechende Kernwaffenexplosion stattgefunden hat.

Will man die Atmosphäre der Erde systematisch auf das Vorhandensein radioaktiver Staubwolken untersuchen, dann genügt es, wenn die Kontrollposten einen Abstand von 2000 bis 3000 Kilometern haben. In der Zeit vom fünften bis zum dreißigsten Tag nach der Explosion ist es dann sicher möglich, selbst die Wolken, die durch sehr kleine Atombomben verursacht wurden, einwandfrei ausfindig zu machen. (Innerhalb der ersten fünf Tage ist der Durchmesser solcher Wolken so klein, daß sie zwischen zwei Kontrollstationen hindurchziehen können, ohne bemerkt zu werden.

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Nach dreißig Tagen hat sich die Wolke wiederum soweit auseinandergezogen und auch die Aktivität ihrer Staubpartikelchen ist bis dahin so gefallen, daß sie nicht mehr eindeutig von der natürlichen Radioaktivität der Atmosphäre unterschieden werden kann.) Auch über die Gesamtmenge der radioaktiven Stoffe, die bei einer Atombombenexplosion erzeugt und in die Luft geschleudert werden, liegen nun objektive, von Ost und West bestätigte Angaben vor. Die Sprengkraft kleiner Kernwaffen, meist als taktische Atomwaffen bezeichnet, entspricht der Sprengkraft von einigen Kilotonnen des konventionellen Sprengstoffes TNT (Trinitrotoluol).

Man rechnet nun, daß je Kilotonne TNT-Sprengkraft radioaktive Produkte mit einer Gesamtaktivität von 300 Millionen Curie erzeugt werden. Dabei sind nur langlebigere Aktivitäten einkalkuliert, diejenigen Stoffe also, die eine Stunde nach der Explosion noch aktiv sind. Diese 300 Millionen Curie entsprechen 300 Tonnen Radium. Wenn man bedenkt, daß die Aktivität aller radioaktiven Isotope, die im Jahr 1957 für medizinische und technische Zwecke nach Deutschland eingeführt wurden, der Aktivität von nur 1,1 Kilogramm Radium entsprach, dann bekommt man eine Vorstellung davon, wie ungeheuer groß selbst bei oft als harmlos hingestellten kleinen Kernwaffenexplosionen die ausgestreute Radioaktivität ist. Zwar sinkt die Gesamtaktivität der Explosionsstaubwolke innerhalb 24 Stunden auf 2,2 Prozent, innerhalb einer Woche auf 0,2 Prozent und innerhalb eines Monats auf 0,04 Prozent, aber die Aktivität der übriggebliebenen Substanzen entspricht dann immer noch einigen 100 Kilogramm Radium.

Wenn Atomexplosionen unter Wasser oder in und auf der Erde ausgelöst werden, so erzeugen sie in der Gesteinskruste der Erde seismische Wellen, die mit dem bekannten Seismographen (Erdbebenmesser) aufgespürt werden können. So war es Dr. Eduard Teller 1952 möglich, trotz einer Entfernung von 7000 Kilometern an der Erprobung des ersten von ihm geschaffenen WasserstoffbombenSprengkörpers der USA teilzunehmen (hobby 11/1957, S. 107 ff.). Während im Eniwetok-Atoll die Insel Elugelab pulverisiert wurde, saß er in Kalifornien vor einem Erdbebenmesser. Etwa 15 Minuten nach der Explosion schlug der Seismograph aus. Da wußte Dr. Teller, daß das Experiment gelungen war. Dieses Verfahren funktioniert auch bei normalen Atombomben von etwa fünf Kilotonnen TNT-Sprengkraft bis auf Entfernungen von 2000 bis 3500 Kilometern. Dabei ist jedoch Voraussetzung, daß sich die Erdbebenwarte in einem Gebiet befindet, das geologisch in Ruhe ist.

Seismographen sind unbestechlich

Auf der ganzen Welt ereignen sich pro Tag etwa 20 bis 50 kleine Erdstöße. Es ist nicht leicht, zwischen ihnen und einer Atomwaffenexplosion zu unterscheiden; jedoch hat die bei einer Explosion ausgesandte Longitudinalwelle die seismische Welle, die sich durch Kompression und Entspannung des Gesteins fortpflanzt eine ganz charakteristische Form. Innerhalb einer Entfernung von 1000 Kilometern kann diese Welle selbst bei kleinen Kernsprengsätzen gut aufgenommen und von echten Erdstößen unterschieden werden. Außerdem treten fast alle Erdstöße in ganz bestimmten, den Geologen genau bekannten Gebieten auf. Die seismische Methode der Atomwaffenkontrolle hat noch mit einer anderen Schwierigkeit zu kämpfen: Der Schlag der Wellen gegen die Küsten der Kontinente bringt die Seismographen selbst noch mehrere hundert Kilometer im Innern des Landes zum Ausschlagen. Dadurch sinkt die Empfindlichkeit der Geräte für seismische Wellen, die von Atomexplosionen stammen.

Trotz dieser Schwierigkeiten waren sich die Experten in Genf darüber einig, daß bei einer Überwachung der Erde nach der seismischen Methode im Jahr höchstens 20 Erdstöße auftreten werden, bei denen man nicht einwandfrei klären könne, ob sie durch Kernexplosionen ausgelöst wurden. In solchen Fällen muß dann eine Untersuchungskommission den fraglichen Explosionsoder Erdbebenherd an Ort und Stelle inspizieren. Das ist nicht sehr schwierig, denn auf Grund der seismischen Beobachtungen kann bereits ein Gebiet von
10 x 10 Kilometer Größe angegeben werden, in dem das fragliche Ereignis stattgefunden haben muß.

Die Infraschall-Methode

Als dritte Methode für die Kontrolle der Atomwaffenexperimente bietet sich die Registrierung des sogenannten Infraschalls an. Die bei einer Kernwaffenexplosion ausgelösten Schallwellen können, wenn der Wind günstig steht, mit hochempfindlichen Horchgeräten. in 3000 und mehr Kilometern Entfernung eindeutig aufgenommen werden. Bei scharfem Gegenwind beträgt die Reichweite der LuftSchallwellen jedoch nur 500 Kilometer. Bei Windstille rechnet man mit 1300 Kilometern Übertragungsentfernung. Wenn drei Horchgeräte ihr wissenschaftlicher Name lautet Mikrobarograph den Infraschall einer Explosion empfangen, dann kann man den Ort der Explosion bis auf 100 Kilometer genau bestimmen. Diese Methode versagt zwar bei Explosionen unter der Erde, erfaßt aber alle Experimente, die auf der Erde und bis zu 30 Kilometer Höhe in der Atmosphäre stattfinden. Zwar erzeugen Meteoriten, die in die Erdatmosphäre vordringen, ähnliche Schalleffekte, jedoch können solche Ereignisse schnell als Fehlmessungen ausgeschieden werden, wenn man die Ergebnisse der akustischen Methode mit denen der seismischen und radioaktiven vergleicht. Meteore erzeugen keinen radioaktiven Staub und (wenn sie nicht bis zur Erdoberfläche gelangen) auch keine seismischen Wellen.

Ein ausgezeichnetes Medium für die Übertragung von Schallwellen ist das Wasser. Darum können Explosionen auf und unter der Oberfläche der Ozeane in 10 000 Kilometer Entfernung und darüber hinaus leicht mit Hilfe von Unterwassermikrofonen registriert werden.

Als vierte Methode zur Kontrolle verbotener Kernwaffenexperimente bietet sich die Registrierung von Funksignalen an. Während einer Kernwaffenexplosion entsteht eine sehr intensive Gammastrahlung, die ihrerseits ungewöhnlich lange elektromagnetische Wellen erzeugt. Die Frequenz dieser Wellenstrahlung liegt zwischen 6 und 100 Kilohertz (kHz), mit einem Maximum zwischen 10 und 15 kHz. Das entspricht einer Wellenlänge, die noch erheblich über der der langwelligen Rundfunksender liegt. Diese Signale verbreiten sich meist über die ganze Erde, können aber selbst bei sehr kleinen Sprengköpfen in Entfernungen bis zu 6000 Kilometern sicher aufgespürt werden. Voraussetzung ist nur, daß in der Nähe der Empfangsstation nicht gerade ein Gewitter tobt, denn Blitze erzeugen auch langwellige Funksignale. Mit Hilfe dieser Methode läßt sich der Ort einer Explosion bei 1000 Kilometern Entfernung bis auf 30 Kilometer genau bestimmen. Der Zeitpunkt der Explosion ist sogar mit einer Genauigkeit von Sekundenbruchteilen zu ermitteln. Die Möglichkeit, Signale, die von Blitzen stammen, mit elektromagnetischen Impulsen einer Kernwaffenexplosion zu verwechseln, ist gering, wenn die Kontrollstation Empfangsgeräte besitzt, die eine genaue Analyse des Funksignals erlauben.

Man hat sich auch bereits Gedanken darüber gemacht, wie Atomexplosionen in sehr großen Höhen, also außerhalb der Erdatmosphäre, festgestellt werden können. Solche Experimente besitzen zwar keinen großen praktischen Wert, da Explosionen außerhalb der Atmosphäre anders als in der Atmosphäre verlaufen, aber auch in solchen Fällen würde sich die Kernexplosion durch ihre Gammastrahlen und Neutronen verraten. Im leeren Raum können diese Strahlungsteilchen sehr große Entfernungen zurücklegen. Sobald sie dann in die Erdatmosphäre eindringen, regen sie diese zu einem charakteristischen Leuchten an, das mit geeigneten Meßinstrumenten selbst am Tage beobachtet werden kann vorausgesetzt, daß keine Wolken am Himmel stehen. Am besten eignet sich zur Kontrolle des Raums außerhalb der Erdatmosphäre natürlich ein Satellit.

Das künftige Kontrollnetz

Alle diese Verfahren reichen voll aus, um ein die ganze Erde umspannendes System von Kontrollstationen zu schaffen, das bei einem allgemeinen Verzicht auf weitere Atomwaffenexperimente jederzeit ermitteln kann, ob sich alle Vertragspartner an diese Verpflichtung halten. Dabei muß der Abstand zwischen den einzelnen Kontrollposten in Gebieten mit hoher Erdbebenhäufigkeit 1000 Kilometer betragen; in seismisch ruhigen Gebieten reichen 1700 Kilometer aus. Auf dem Ozean genügt ein Abstand von 2000 bis 3500 Kilometern. Dementsprechend sollten in Asien 37, in Nordamerika 24, in Südamerika und Afrika je 16, in Australien 7, in Europa 6 und in der Antarktis 4 Festlandstationen errichtet werden. Darüber hinaus sind, 60 Kontrollposten auf einzelnen Inseln und 10 auf Schiffen zu stationieren.

Und wie wären die Kontrollposten auszurüsten? Den umfangreichsten Aufwand an Meßgeräten verlangt die seismische Methode: zehn vertikale, zwei horizontale und mindestens zwei Dreikomponenten-Seismographen. Die zehn Vertikalseismographen sollen in einem Gebiet von etwa drei Kilometer Durchmesser verteilt werden und eine direkte Drahtverbindung zur Beobachtungszentrale haben, so daß man das Profil einer Stoßwelle aufnehmen kann. Zum Empfang des Infraschalls müssen mindestens drei Mikrobarographen vorhanden sein, die im Abstand von jeweils zehn Kilometern aufgestellt werden. Beobachtungsstationen in Küstennähe erhalten, zusätzlich einige Unterwassermikrofone. Für die Aufnahme der Radiosignale braucht die Kontrollstation eine Peilanlage und ein Gerät zur Analyse des Frequenzspektrums. Zur Registrierung des radioaktiven Staubes muß eine Luftfilteranlage, die Tag und Nacht ununterbrochen in Betrieb ist und während dieser Zeit etwa 10000 Kubikmeter Luft filtert, aufgestellt werden. Zur Kontrolle des Regens braucht man eine 100 Quadratmeter große Auffangfläche, die bei trockenem Wetter gespült werden kann, um den radioaktiven Staub aufzufangen.

Schiffsstationen erhalten lediglich Unterwassermikrofone und Filteranlagen zur Kontrolle der Luft. Außerdem sollte man die Wetterflugzeuge zur Untersuchung der Radioaktivität in der Atmosphäre heranziehen. Jede voll ausgerüstete Landstation verlangt etwa dreißig Mann Bedienungspersonal.

Es liegt etwas sehr Tröstliches in dem Gedanken, daß auch die Bäume der Atomrüstung nicht in den Himmel wachsen können und daß es mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich ist, wenigstens die Atomwaffenexperimente unter Kontrolle zu halten, sofern nur ein wenig guter Wille vorhanden ist.

aus: hobby Das Magazin der Technik Nr. 2 August 1959

Bearbeitet am: 09.05.2005/ad


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